加筋土擋墻的應用

左慶輝，馮曉麗

(河北四方公路工程咨詢有限公司)

1 加筋土擋墻結構的特點

加筋土擋墻由墻面板、拉筋和填料三部分組成(見圖1)。

圖1 加筋土基本結構圖

其工作原理是依靠填料與拉筋之間的摩擦力，來平衡墻面所承受的水平土壓力(屬加筋土擋墻的內部穩定);并以拉筋、填料的復合結構抵抗拉筋尾部填料所產生的土壓力(即加筋土擋墻外部穩定)，從而保證了擋土墻的穩定。

加筋土擋墻之所以得到迅速發展和應用，是基于以下幾點。

(1)面板可以預制，拉筋帶采用工廠化生產，在現場用機械(或人工)分層填筑。這種裝配式的方法使施工簡便、快速、并且節省勞動力和縮短工期。

(2)加筋土擋墻具有一定的柔性，對地基承載力要求低，適合于軟弱地基上建造。

(3)加筋土擋墻是柔性結構物，抗震動性強，因此它也是一種很好的抗震結構物。

(4)加筋土擋墻可以做得很高，且大量減少占地。擋土墻的整體布設和面板的型式圖案可根據周圍環境特點和需要進行設計。

(5)加筋土擋墻造價較低，與普通擋墻相比，可節約造價的20% ～60%，且墻體越高，經濟效益越顯著。

2 加筋土擋墻結構設計

2.1 設計依據

(1)交通部《公路加筋土工程設計規范》(JTJ015-91);

《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98);

《水運工程土工織物應用技術規程》(JTJ/T239-98);

(2)鐵道部《鐵路路基土工合成材料應用技術規范》(TB10118-99);

(3)國標《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-98);

(4)水利部《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》(SL/T225-98);

(5)人民交通出版社出版《加筋土擋墻工程圖集》等相關資料。

2.2 設計步驟

(1)基本假定:墻面板承受填料產生的主動土壓力，每塊面板承受其相應范圍內的土壓力，將由墻面板上拉筋有效摩阻力——抗拔力來平衡。

擋土墻內部加筋體分為滑動區和穩定區，這兩區分界面為土體的破裂面。此破裂面與豎直面夾角小于非加筋土的主動破裂角。可按圖所示的0.3H折線法來確定。靠近面板的滑動區內的長筋的長度Lf為無效長度;作用于面板上的土壓力由穩定區的拉筋與填料之間的摩阻力平衡，所以在穩定區內拉筋長度La為有效長度(圖2)。

圖2 拉筋拉力分布圖

拉筋與填料之間摩擦系數在拉筋全長范圍內相同。

壓在拉筋有效長度上的填料自重及荷載對拉筋均產生有效的摩阻力。

(2)基本資料及參數

①擋墻的用途、高度及工點斷面圖;

②根據填料和選用的拉筋的類型，通過實驗或現有經驗確定填料的容重r和計算摩擦角φ、粘結力C、拉筋的容許應力［δ］以及填料與拉筋之間的似摩擦系數f;

③根據地基土的性質和狀態，確定地基土的天然容重，計算內摩擦角及粘聚力以及地基承載力。

④確定加筋體與地基間摩擦系數。

3 設計步驟

(1)首先根據經驗擬定加筋土擋墻的平面、縱斷面以及橫斷面的形式，初定一個核算斷面。

(2)確定作用于墻上的各項荷載。

(3)內部穩定計算。

①根據筋帶的垂直與水平間距、荷載情況，計算筋帶所受拉力Ti

式中:P1i為土壓力;P2i為活載引起側向壓力;Sx為拉筋水平間距;Sy為拉筋垂直間距。

②計算拉筋長度L

式中:Lai為有效段長;Lfi為無效段長。

③根據筋帶的容許拉應力，驗算筋帶的抗拉強度

若不滿足則增加筋帶數量，或改用較高強度的筋帶，或改變筋帶的布設，重新計算直至滿足要求為止。

④根據初擬筋帶的長度、寬度，驗算筋帶的抗拔穩定性。

若不滿足要求，則增長筋帶長度，或增加筋帶數量，或改用摩擦系數大的填料，重新計算直至滿足要求為止。

4 加筋土擋墻施工

4.1 加筋土擋墻施工工藝流程圖

加筋土擋墻施工工藝流程圖，見圖3。

圖3 加筋土擋墻施工工藝流程圖

4.2 分項工程施工工藝

(1)基礎工程

①測量放線。基槽(坑)開挖前，應進行詳細測量定位并標示出開挖線。

②基槽(坑)開挖和處理。按設計要求開挖到設計標高，槽(坑)底面平面尺寸一般大于基礎外緣30～60 cm，并做好防、排水工作。擋墻的地基若為風化巖石時，應清除風化部分;若為土質時(碎石土、砂性土、粘性土等)應整平夯實。對未風化的巖石應將巖面鑿成水平臺階。臺階寬度不宜小于0.50 m，臺階長度一般不宜小于3 m，且其高寬比不宜大于 1∶2。

若地基承載力較低時，采取相應的措施提高地基承載力，并滿足設計要求。

③基礎澆筑。加筋土擋墻基礎一般為現澆混凝土基礎，澆筑時要控制好基礎頂面標高。

(2)面板安裝

基礎施工完畢，經過檢查驗收，即可進行加筋土墻身的施工。面板在預制場地集中預制后運到施工現場。

①第一層面板的安裝。放線。第一層是控制全墻基線的關鍵，用經緯儀控制，在條形基礎頂面上準確劃出面板的外緣線和墻面板長度分段線。安裝。安裝面板時用低強砂漿砌筑調平，從墻端和沉降縫兩側開始，按要求的垂直度、坡度掛線安裝。

相鄰面板水平誤差不大于10 mm;軸線偏差每20 m不大于10 mm。

面板間嚴禁采用堅硬石子或鐵片支墊，以免造成應力集中，損壞面板。

②其它層面板的安裝。安裝方案同第一層面板，每層安裝時要用垂球、掛線核對，每三層面板安裝完畢應測量標高和軸線。其允許偏差同第一層。水平、垂直誤差應及時逐層調整，不得將誤差積累后再進行調整。

(3)筋帶鋪設

①下料。將拉筋帶按分層設計長度提前下料，下料長度為2倍設計長度加穿孔所需長度。

②筋帶垂直面板并呈扇形輻射狀盡量散開鋪設在壓實平整的填料上，并應分布均勻。筋帶應拉直、拉緊，不得有卷曲、扭結，不得與硬質棱角填料直接接觸。

③筋帶拉緊定位后，用少量填料從拉環〔或孔〕處向筋帶尾部覆蓋，使之固定。

(4)填料的鋪設、壓實

當鋪設定位后，即可回填，填料的種類、粒徑應符合設計要求，填料中不得含有尖銳棱角等有損筋帶的材料。填料、面板安裝、筋帶鋪設交替進行，當擋墻較長，工作面開闊可采用流水作業施工。

①填料要分層回填及碾壓，虛鋪厚度以填料的壓實系數確定，一般為30～50 cm;填料粒徑不得大于填料壓實厚度的2/3，且最大粒徑不得大于15 cm。

②當采用機械卸料、攤鋪時，機具與面板距離不得小于1.5 m，距面板1.5 m范圍內的回填，應用人工攤鋪，攤鋪厚度應均勻一致，表面平整，并設不小于3%的橫坡。

③施工機械不得在未覆蓋的筋帶上行駛。

④每層填料攤鋪完畢應及時碾壓，碾壓時一般先輕后重，壓路機不得在未經壓實的填料上急劇改變方向和急剎車。

⑤碾壓作業應先從筋帶長度的中部開始，壓實機械沿路基的縱向行進碾壓，逐步碾壓至筋帶尾部，然后再由中部處向墻邊碾壓。靠近面板1.0m范圍內嚴禁用重型機械碾壓，宜采用5 t以下壓路機、蛙式夯、振動板等輕型壓實機械壓實。

⑥當有滲水及填料為粘性土時，宜在面板后不小于0.3～0.5 m范圍內回填砂礫填料作濾水層，也可用滲濾排水管代替。

(5)防、排水及附屬工程

①加筋土擋土墻、橋臺和加筋土的基礎埋深較淺，易被沖蝕或外露，除按設計要求施工外，應及時做好排水和修筑護腳。

②加筋土工程的反濾層、透水層、隔水層等防、排水設施應按設計要求與加筋體施工同步進行。路肩式加筋土擋墻，路肩部分應進行封閉。

③帽石、緣石、欄桿的安裝(安砌)前，復測中線、放出墻頂基線、測定標高。安裝(安砌)時應保證線型順適，砌筑牢固，外表美觀。

5 加筋土工程填料的壓實度

表1 加筋土工程填料壓實度表

6 應用前景

加筋土擋墻作為一項成熟的技術，在我省公路建設中應有廣闊應用前景，特別是近年來由于高等級公路建設指導思想的轉變，其獨特的技術對我們的工作能夠起到有效甚至是關鍵的作用。在路線穿城、傍村段或高填深溝處，已成為我們設計方案之首選。